Wenn Bearbeitungswerkzeuge auf Werkstücke treffen, dann kann bei der Bearbeitung massive Hitze entstehen. Dafür wurden Kühlschmierstoffe entwickelt. Sie sorgen für einen reibungslosen Betrieb von Metallverarbeitungsmaschinen, indem sie die Reibung verringern und somit Wärme effektiv verhindern.
Dabei wird eine besondere Art von Schmierstoff eingesetzt, der eine kühlende Wirkung bei der Bearbeitung eines Werkstückes hat. Kühlschmierstoffe sind so konzipiert, dass sie die Wärme von einem System ableiten, wodurch es kühler und effizienter laufen kann.
In diesem Artikel werden wir erörtern, was Kühlschmierstoffe sind, wofür sie verwendet werden und welche Viskosität die verschiedenen Typen haben.
Kühlschmierstoffe (kurz KSS) werden verwendet, um Wärme aus einem System abzuführen, damit es kühler und effizienter läuft. In einigen Fällen können sie auch helfen, Korrosion zu verhindern. Dadurch wird zum einen das Bearbeitungswerkzeug geschont und zum anderen kann das auch gut für das Werkstück sein.
Außerdem dient KSS bei einigen Bearbeitungsprozessen dazu, Späne aus der Arbeitsumgebung zu spülen.
Weiter sorgt der Einsatz von KSS für eine deutlich bessere Maßhaltigkeit des Werkstückes und eine bessere und gleichmäßigere Oberflächengüte.
Die verschiedenen Arten von Kühlschmierstoffen haben unterschiedliche Viskositäten, was bedeutet, dass sie unterschiedlich schnell fließen. Kühlschmierstoffe haben eine niedrigere Viskosität als andere Schmierstoffe, wodurch sie die Wärme besser ableiten können. Der gebräuchlichste Kühlschmierstoff ist Mineralöl, das eine Viskosität von etwa 80 – 120 VI hat.
Die Viskosität einer Flüssigkeit ist ein Maß für ihren Widerstand gegen das Fließen. Je höher die Viskosität, desto fließfähiger ist die Flüssigkeit. Je nach Verwendungszweck haben Kühlschmierstoffe unterschiedliche Viskositäten. Dickere Kühlschmierstoffe leiten die Wärme besser aus einem System ab, während dünnere Flüssigkeiten besser durch kleinere Räume zirkulieren können.
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Weitere sehr gute Informationen zum Thema Viskosität gibt es hier: Was ist Viskosität?
Es gibt eine Reihe verschiedener Hersteller von Kühlschmierstoffen, darunter Mobil, Shell und ExxonMobil. Andere Hersteller von KSS sind Chevron, BP und Castrol.
Beim Mischen von Kühlschmierstoffen ist es wichtig, dass du das richtige Verhältnis verwendest. Wenn du zu viel Kühlschmierstoff verwendest, wird das System verstopft und funktioniert nicht richtig. Wenn du zu wenig Kühlschmierstoff verwendest, kann das System die Wärme nicht effektiv ableiten.
Das empfohlene Mischungsverhältnis für die meisten Kühlschmierstoffe ist 1:50. Das bedeutet, dass du für einen Liter Kühlschmierstoff 50 Liter Wasser hinzufügen solltest. So wird sichergestellt, dass das System genügend Flüssigkeit hat, um die Wärme effektiv abzuleiten.
Wenn du deinen Kühlschmierstoff verbraucht hast, achte darauf, dass du ihn ordnungsgemäß entsorgst. Kühlschmiermittel können umweltschädlich sein, wenn sie nicht ordnungsgemäß entsorgt werden. Einige Kühlmittel können auch entflammbar sein, deshalb ist es wichtig, bei der Entsorgung Vorsichtsmaßnahmen zu treffen. Wenn du eine große Menge Kühlmittel hast, solltest du dich an dein örtliches Entsorgungsunternehmen wenden, um zu erfahren, wie du es entsorgen kannst. Wenn du eine kleinere Menge hast, kannst du sie mit viel Wasser in den Abfluss schütten. Spüle den Bereich danach gut aus, um versehentliche Brände zu vermeiden.
Die Verwendung von Kühlschmierstoffen hat auch ein paar Nachteile. Sie können teurer sein als andere Arten von Schmierstoffen und erfordern mehr Wartung. Außerdem können sie umweltschädlich sein, wenn sie nicht ordnungsgemäß entsorgt werden. Einige Kühlschmierstoffe können giftig sein, andere wiederum entflammbar. Es ist wichtig, bei der Entsorgung Vorsichtsmaßnahmen zu treffen und sicherzustellen, dass du weißt, wie du sie sicher entsorgst.
Kühlschmierstoffe sollen Bearbeitungsmaschinen und Anlagen kühl halten, indem sie die Betriebstemperatur senken. Ein häufiges Problem bei Kühlschmierstoffen ist jedoch, dass der pH-Wert zu hoch sein kann. Das kann zu Schäden an den Maschinen und beim Menschen führen kann.
Wenn du glaubst, dass der pH-Wert deines Kühlschmierstoffs zu hoch ist, solltest du ihn von einem Fachmann testen lassen. Wenn der Wert tatsächlich zu hoch ist, musst du Korrekturmaßnahmen ergreifen, um ihn wieder in den akzeptablen Bereich zu bringen. Dazu kann es gehören, dass du ein Neutralisierungsmittel hinzufügst oder die Art des Kühlschmierstoffs wechselst.
Ein Neutralisator ist eine Substanz, die verwendet wird, um den pH-Wert eines Kühlmittels einzustellen. Wenn der pH-Wert zu hoch ist, musst du einen Neutralisator hinzufügen, um ihn wieder in den akzeptablen Bereich zu bringen.
Der pH-Wert eines Kühlmittels kann mit einem pH-Meter bestimmt werden. Das ist ein Gerät, das den Säure- oder Alkaligehalt einer Substanz misst. Wenn der pH-Wert deines Kühlmittels zu hoch ist, musst du Maßnahmen ergreifen, um ihn wieder in den akzeptablen Bereich zu bringen.
Ein pH-Wert von 10 ist für das Kühlmittel zu hoch, ein pH-Wert von 6,5 ist dagegen zu niedrig für das Kühlmittel.
Kühlmittel werden verwendet, um den Verschleiß von Bearbeitungswerkzeugen zu verringern, indem sie die Wärme ableiten und die Werkzeuge kühl halten. Auch die Viskosität des Kühlmittels kann dazu beitragen, den Verschleiß der Werkzeuge zu verringern.
Bei der Bearbeitung können verschiedene Arten von Kühlmitteln verwendet werden, darunter Wasser, Ethylenglykol, Propylenglykol und Öl.
Ethylenglykol wird durch die Fermentation von Zucker hergestellt. Der Zucker wird durch Hefe fermentiert und das Ethylenglykol wird dann aus der fermentierten Mischung destilliert. Es wird häufig für die Bearbeitung verwendet, weil es einen niedrigen Gefrierpunkt und einen hohen Siedepunkt hat. Das macht es zu einer guten Wahl für Anwendungen, die einen großen Betriebstemperaturbereich erfordern. Ethylenglykol ist jedoch giftig und kann bei Verschlucken schädlich sein.
Propylenglykol wird durch die Dehydrierung von Propylenoxid hergestellt. Propylenoxid wird durch die Hydrolyse von Propylenchlorhydrin hergestellt. Propylenchlorhydrin wird durch die Chlorierung von Propen hergestellt. Propylenglykol ist eine weitere gängige Wahl für die Bearbeitung, da es ungiftig und wie Wasser biologisch abbaubar ist. Es hat jedoch einen höheren Siedepunkt als Wasser und ist daher besser für Anwendungen geeignet, die eine höhere Betriebstemperatur erlaubt.
Propen ist ein Kohlenwasserstoff, der durch die Reaktion von Propylenoxid und Wasserstoff entsteht. Es ist ein farbloses, brennbares Gas mit einem leicht ätherähnlichen Geruch.
Neben synthetischen Kühlmittelen gibt es auch andere Optionen mit eigenen Vor- und Nachteilen.
Wasser beispielweise ist eine gute Wahl für die Bearbeitung, weil es ungiftig und biologisch abbaubar ist. Außerdem ist es ein guter Wärmeleiter und kann daher die Wärme gut ableiten. Wasser kann jedoch korrosiv sein und mit der Zeit Schäden an den Maschinen verursachen.
Öl wird häufig für die Bearbeitung verwendet, weil es ungiftig ist und weder einen Siede- noch einen Gefrierpunkt hat. Das macht es zu einer guten Wahl für Anwendungen, die einen großen Betriebstemperaturbereich erfordern. Allerdings kann Öl zähflüssig und schwierig zu bearbeiten sein.
Du kannst Kühlmittel mit Wasser vermischen. Allerdings solltest du dich vorher immer über die Empfehlungen des Herstellers informieren. Manche Kühlmittel sind nicht mit Wasser kompatibel und können Maschinen und Geräte beschädigen.
Kühlmittel können giftige Dämpfe erzeugen, wenn sie nicht richtig entsorgt werden. Einige Kühlmittel können giftig sein, während andere brennbar sind. Es ist wichtig, bei der Entsorgung Vorsichtsmaßnahmen zu treffen und sicherzustellen, dass du weißt, wie du sie sicher entsorgst.
So kannst du dich vor gefährlichen Stoffen schützen:
- Wenn du mit Kühlmitteln arbeitest, trage immer die richtige Schutzausrüstung, z. B. eine Schutzbrille, Handschuhe und eine Maske.
- Wenn du Kühlmittel entsorgst, achte darauf, dass du dies auf sichere und verantwortungsvolle Weise tust.
- Schütte niemals Kühlmittel in den Abfluss.
Außerdem sind beim Handling von Gefahrstoffen folgende Dinge wichtig und müssen beachtet werden (Technischen Regel für Gefahrstoffe 500):
- Beim Umgang mit Gefahrstoffen ist es wichtig, sich an den Stand der Technik zu halten. Das bedeutet, die neuesten und aktuellsten Methoden und Verfahren für den sicheren Umgang mit diesen Stoffen anzuwenden.
- Eine Möglichkeit, mögliche Emissionsquellen zu reduzieren, besteht darin, Maßnahmen zu ergreifen, um Verschüttungen zu verhindern. Kühlmittel können beim Umfüllen oder bei der Verwendung in Maschinen verschüttet werden.
- Um Verschüttungen zu vermeiden, ist es wichtig, beim Umgang mit Kühlmitteln und deren Verwendung Vorsichtsmaßnahmen zu treffen. Trage immer die richtige Schutzausrüstung, z. B. eine Schutzbrille, Handschuhe und eine Maske. Wenn du Kühlmittel umfüllst, verwende eine sichere und verantwortungsvolle Methode, z. B. einen Trichter. Schütte niemals Kühlmittel in den Abfluss.
- Es ist auch wichtig, dass du deinen Arbeitsbereich sauber und ordentlich hältst. So verhinderst du, dass etwas verschüttet wird, und kannst es leichter beseitigen, wenn es doch einmal verschüttet wird.
- Eine Möglichkeit, deine Arbeitsmittel zu pflegen, ist, sie regelmäßig zu reinigen. Das hilft, Verschüttungen und andere Unfälle zu vermeiden. Außerdem ist es wichtig, dass dein Arbeitsbereich sauber und aufgeräumt ist, damit du mögliche Gefahren leicht erkennen kannst.
- Reinige die Arbeitsplätze regelmäßig und sorge dafür, dass du die richtige Sicherheitsausrüstung hast, um Verschüttungen zu vermeiden.
- Wenn du mit Kühlmitteln arbeitest, ist es wichtig, dass du die richtige persönliche Schutzausrüstung bereithältst. Dazu gehören eine Schutzbrille, Handschuhe und eine Maske. Außerdem ist es wichtig, dass du deinen Arbeitsbereich sauber und aufgeräumt hältst, damit du mögliche Gefahren leicht erkennen kannst.
Bei der Arbeit mit Kühlschmierstoffen ist es wichtig, Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, um dich vor möglichen Gefahren zu schützen. Die größte Gefahr geht von Haut- und Augenkontakt aus. Es ist wichtig, dass du die richtige Schutzausrüstung trägst, z. B. eine Schutzbrille, Handschuhe und eine Maske. Außerdem ist es wichtig, dass du deinen Arbeitsbereich sauber und ordentlich hältst, damit du mögliche Gefahren leicht erkennen kannst.
Das bedeutet, dass die potenzielle Gefahr der Aufnahme in den Körper sowie die Brand- und Explosionsgefahr auf ein Minimum reduziert wird. Das ist wichtig, wenn du mit Kühlmitteln arbeitest, denn es trägt dazu bei, dass du bei deiner Arbeit sicher bist.
Verfahrenstechnische Maßnahmen sind wichtig, um die potenziellen Gefahren im Zusammenhang mit Kühlmitteln zu verringern. Zu den gängigen verfahrenstechnischen Maßnahmen gehören:
- Verwendung des richtigen Kühlmitteltyps für die jeweilige Anwendung
- Verhindern von Verschüttungen beim Umfüllen oder dem allgemeinen Handling des KSS
- Regelmäßige Reinigung der Geräte und Arbeitsbereiche
- Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung (PSA)
- Sichere Handhabung und Verwendung von Kühlmitteln
Da KSS einen eigenen Geruch hat, wird es oftmals als Zerspaner-Parfüm bezeichnet. Diesem Umstand haben wir mit unserem T-Shirt rechnung getragen.
Umweltaspekte von Kühlschmierstoffen
Die Schattenseiten der Kühlschmierstoffe
Zunächst die dunklen Wolken am KSS-Himmel: Diese Stoffe sind als Sonderabfall klassifiziert. Das bedeutet, sie müssen aufwändig entsorgt werden, um keine Umweltprobleme zu verursachen. Und das geht natürlich ins Geld. Zudem basieren die meisten KSS auf Mineralöl, einem nicht erneuerbaren Rohstoff, was ihren Einsatz umso umweltschädlicher macht. Im Betrieb selbst emittieren sie flüchtige organische Verbindungen (VOCs), die die Luftqualität belasten. Außerdem kann unsachgemäße Entsorgung oder Leckagen von KSS das Wasser verschmutzen – vom Grundwasser bis zu Flüssen und Seen.
Die (kühlen) Vorteile von Kühlschmierstoffen
Doch ganz so düster ist das Bild nicht: KSS verlängern die Lebensdauer von Werkzeugen erheblich und ermöglichen präzisere Oberflächen. Dadurch sparen sie indirekt Ressourcen ein. Ihre Kühlwirkung senkt auch den Energieverbrauch während der Bearbeitung, denn die Maschinen laufen effizienter und müssen weniger „schwitzen“.
Modernere Alternativen: Umweltfreundliche Kühlschmierstoffe
Innovative Entwicklungen zeigen, dass es auch anders geht: Biologisch abbaubare KSS auf Basis nachwachsender Rohstoffe wie Ester sind ein Beispiel. Diese Alternativen belasten die Umwelt weniger, vor allem wenn es zu Leckagen kommt. Ein weiterer Ansatz sind Multifunktionsöle, die verschiedene Funktionen wie Schmierung und Reinigung vereinen und dadurch die Menge der eingesetzten Prozessflüssigkeiten deutlich reduzieren. Durch den geringeren Wasserverbrauch sinkt auch die Abwasserbelastung – hier wird sprichwörtlich weniger „Wasser auf die Mühlen der Umweltverschmutzung“ gegeben.
Recycling und Wiederverwendung als Chance
Der Trend geht zum Recycling: Mit moderner Technik lassen sich KSS wiederaufbereiten und erneut verwenden. Dies reduziert den Abfall und spart Ressourcen. Unternehmen haben inzwischen Methoden entwickelt, die den Kreislauf der Schmierstoffe verlängern – das Öl wird gereinigt und fließt quasi „wie frisch geschmiert“ zurück in den Prozess.
Maßnahmen zur Verbesserung der Umweltbilanz
Es gibt verschiedene Strategien, die dazu beitragen, die Umweltfreundlichkeit von KSS zu erhöhen. Eine davon ist die sogenannte Kreislaufwirtschaft, bei der genutzte Stoffe im Produktionsprozess zurückgewonnen werden. Ein Beispiel ist die Entölung von Metallspänen, wodurch KSS zurückgewonnen und wiederverwendet werden können. Auch der Einsatz von aufbereiteten Ölen (Zweitraffinate) senkt die CO₂-Emissionen deutlich, da sie die gleiche Qualität wie frische Öle bieten, aber ohne neue Rohstoffe auszukommen.
Umweltfreundlichere Kühlschmierstoffe auf dem Vormarsch
Studien wie die der TU Braunschweig zeigen, dass moderne, mineralölfreie KSS-Systeme einen erheblichen Unterschied machen können. Eine Lebenszyklusanalyse (LCA) bescheinigt diesen Produkten bis zu 60 % bessere Umweltwerte im Vergleich zu herkömmlichen, mineralölbasierten Systemen. Ein Praxisbeispiel verdeutlicht das Potenzial: Mit dem Einsatz dieser umweltfreundlicheren Systeme können Unternehmen jährlich bis zu 470 Tonnen CO₂-Äquivalente einsparen – das ist, als würde man 80 Autos für ein Jahr stilllegen.
Eine Frage der Lebensdauer und Entsorgung
Die Entwicklung umweltfreundlicher KSS bietet großes Potenzial, die Metallbearbeitung nachhaltiger zu gestalten. Mit innovativen Formulierungen, cleveren Prozessen und Recyclingstrategien können Unternehmen nicht nur umweltbewusster handeln, sondern auch wirtschaftliche Vorteile erzielen. Wer allerdings glaubt, dass die umweltfreundlichen Alternativen von selbst den Markt erobern, lebt wohl in einer Seifenblase. Nur wer den gesamten Lebenszyklus der KSS im Blick behält – von der Herstellung über die Anwendung bis zur Entsorgung – wird langfristig eine wirklich grüne Bilanz erreichen.